智能数控充电器文档格式.docx
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1.1.3说明…………………………………………………………3
1.2总体设计方案……………………………………………...3
1.2.1设计思路.……………………………………………….3
1.2.2方案论证与比较.………………………………………4
1.2.3系统组成………………………………………………10
2.单元硬件电路设计……………………………………………..11
2.1电源模块部分设计………………………………………...11
2.2主控制器电路设计…………..……………………...17
2.3AD0809与DAC0832电路及运放模块电路设计……..……………………………………………21
2.4显示电路和按键输入电路设计…………………..….23
3.软件设计………………………………………………………24
3.1软件设计和硬件的关键…………………………………24
3.2主程序流程图设计……………………………………….23
3.3其它模块程序流程图设计……………………………….25
4.系统测试………………………………………………………26
4.1测试使用的仪器………………………………………….26
4.2指标测试和测试结果…………………………………….26
4.3结果分析…………………………………………….30
5.结论…………………………………………………………….31
参考文献……………………………………………………32
附录1使用说明…………………………………………….33
附录2主要元器件清单……………………………………33
附录3电路原理图………………………………………….34
附录4程序清单…………………………………………….41
1.系统设计
1.1设计要求
1.1.1任务
设计制作一个智能数控充电器
1.1.2要求
1.1.3说明
(设计要求内容与全国电子设计大赛的试题要求完全相同)
1.2总体设计方案
1.2.1设计思路
题目要求设计一个智能数控充电器,能够完好的实现电池充电和报警显示的智能数控功能。
设计部分主要利用直流稳压电源将输入的220V/50HZ的交流电压通过变压、整流、滤波、稳压后得到的直流可调电压为AT89C52和GAL16V8核心器件进行供电的同时,也为电路中的其它电路提供合适的电压。
电池进行充电后,电池的两端并联上一个检测电路,用于检测电池两端的电压。
当充电电池充电量达90%时,此时电压最高,触发了串联在充电电路中的可控制电阻,使之增大,从而降低了电池两端的充电电压,使充电电流变为涓流,保护了电池。
并将信息反馈到单片机,单片机AT89C52和GAL16V8可编程逻辑器件进行下一部的控制操作,同时为了避免充电出错,还加上了人—机控制键盘模块和操作显示模块,更好的达到充电器的智能充电的效果。
1.2.2方案论证与比较
(1)电源供电模块方案选择
方案一:
采用全桥整流加电容滤波电路
该电源为正负对称输出,实际输出电压为正负20V左右,100nF、1.0uF用于滤除电源中的高频交流成分。
为了满足大电流要求,后级滤波电容选用了10000uF。
这种电路广泛应用于一些要求不太高的电流直流电源中,其驱动能力和后级的滤波电容有关,该电路显著的特点就是能够比较好的满足电流的瞬态相应,而如果负载要求持续的大电流输出,该电路将无能为力。
方案二:
采用简单可调的直流稳压电源电路
该电源电路即开关电源.具有可靠性高,功率密度大,抗干扰能力强,广泛应用于数字电路中,工业仪表,交通运输,通讯设备.工控机等大型设备及科研与实验.
方案选择:
本系统采用以上两种方案均可,但从成本、效果以及根据题目要求主要体现在其智能数控充电方面,基于以上分析,故择方案二。
(2)控制器模块选择方案
采用FPGA(现场可编程门列阵)作为系统控制的核心。
由于FPGA将所有器件集成在一块芯片上,所以外围电路较少,控制板的体积小,稳定性高,扩展性功能好;
而且FPGA采用并行的输入/输出方式,系统处理速度快,再加上FPGA有方便的开发环境和丰富的开发工具等资源利用,易于调试;
但是FPGA的成本偏高,算术运算术能力不强,而本设计对输出处理的速度要求不高,所以FPGA高速处理优势得不到充分体现。
采用Atemel公司的At89c52单片机作为系统的控制器。
单片机算术运算功能强,软件编程灵活,可用软件较简单地实现各种算法和逻辑控制,并且由于其成本低、体积小和功耗低等优点,使其在各个领域运用广泛。
鉴于上面分析,本设计采用方案二。
(3)显示模块的选择方案
采用LED数码管显示。
由于要求显示设定值和测量值,需要显示的值比较多。
采用LED数码管需要用动态扫描,占用资源比较多。
整个显示界面显得不太友好。
采用LCD液晶显示器显示。
采用128×
64点阵LCD液晶显示,可视面积大,画面效果好,抗干扰能力强,调用方便简单,而且可以节省了软件中断资源。
其缺点在于显示内容需要存储字模信息,需要一定存储空间。
由于作为控制器的单片机SPCE061A有32K字的Flash,有足够的存储空间,存储字模数据绰绰有余。
鉴于上面分析,本设计采用方案二。
(4)键盘输入模块
采用Intel公司生产的通用可编程键盘和显示器的接口电路芯片8279实现键盘模块的功能。
8279可实现对键盘和显示器的自动扫描,识别闭合键的编号,完成显示器动态显示,可节省单片机处理键盘和显示器的时间,提高单片机的工作效率。
另外,8279与单片机接口简单,显示稳定,工作也比较可靠。
但利用8279组成的电路元器件多,面积大,电路复杂,综合成本高。
直接采用4*4矩阵键盘。
利用该方案实现按键输入,成本低,可与单片机直接相连,电路设计与连接简单,程序编写容易,完全可达到题目的要求。
具体电路方框图如图1所示:
4*4按键矩阵
单片机控制
图1单片机控制4*4
1.2.3系统组成
系统由如下方案组成:
*控制模块—采用AT89C52单片机控制;
*电源模块—采用可调直流稳压电源提供电源;
*运放模块—采用LM324芯片通过进行编程控制;
*AD/DA转换模块—采用AD0809与DAC0832芯片进行模与数转换;
*键盘模块—采用4*4矩阵的按键输入;
*显示模块—采用液晶显示屏LCD1602进行显示.
系统通过单片机AT89C52将各个模块有机的组合在一起,构成一个完整的智能数控充电模型,具体组成框图如下图所示:
2.单元硬件电路设计
2.1电源模块部分设计
电源模块主要构成:
降压、整流、滤波、稳压四大主要部分构成;
电路原理图如图2所示:
图2电源模块
2.2主控制器电路设计
单片机根据接受按键的输入来进行控制和执行,并通过LCD液晶显示模块来显示其充电数值。
单片机最小系统及外围电路组成如图3所示。
P1引脚为按键控制接口;
X1与X2为时钟信号引入端;
RESET为单片机及电路的复位端;
P0口为数据地址传输口。
图3主控单片机最小系统及外围电路
2.3AD0809与DAC0832电路及运放模块电路设计
AD0809是8位AD转换器,可实现8路模拟信号的分时采集,片内有8路模拟选通开关,以及相应的通道地址锁存用译码电路,其转换时间为100us。
DAC0832的转换是将数字量的每一位代码按权大小转换成模拟分量,然后根据叠加原理将各代码及对应的模拟输出分量相加,从而实现数字信号转换为所需的模拟信号;
电路图如4所示:
图4数模转换与LM324放大电路图
2.4显示电路和按键输入电路设计
本设计中选用的是液晶显示屏幕LCD1602。
LCD1602是一种图形点阵液晶显示模块,主要由行驱动器、列驱动器及128*64全点阵液晶显示器组成。
通过方案分析与论证,在本系统中按键输入电路采用4*4矩阵按键实现,各按键均被单片机所定义。
具体电路图如图5所示。
其中KEY1~KEY8分别与单片机AT89S52的P1.0~P1.7口相接,其中KEY1~KEY4控制按键矩阵的行,KEY5~KEY8控制按键矩阵的列。
当有键输入时,单片机通过控制P1.0~P1.7口即KEY1~KEY8就可识别到底是第几行第几列的按键被按下,从而达到按键辨别的能力。
图5液晶显示与按键输入电路
3软件设计
鉴于单片机技术比较成熟,且开发过程中可以利用的资源和工具丰富、价格便宜、成本低。
故设计用汇编语言对其编程并烧录到芯片内部,汇编语言有着简单和实用的特性。
采用Keil51作为编译器,KeilVuVision2是众多单片机应用开发软件中的优秀软件之一,故在软件设计中采用此进行汇编。
3.1软件设计和硬件设计的关系
硬件设计和软件设计是电子设计中必不可分的内容,为了满足设计的功能和指标的要求,我们必须在开始设计时就考虑到硬件和软件的协调;
不然不是造成硬件资源的浪费,就是增加软件实现时困难和复杂程度,甚至造成信号的断层,即使硬件和软件能单独使用,却不能使它们组成的系统工作。
故在设计的过程中必须考虑软硬件的处理能力以及它们的接口是否兼容,实现软硬件的过渡。
3.2主程序流程图设计
<
软件设计时提供设计方案及流程图>
3.3其它模块程序流程图设计
4系统测试
4.1测试使用的仪器
4.2指标测试和测试结果
4.3结果分析
5结论
参考文献
附录一使用说明
附录二主要元器件清单
附录三电路原理图
附录四程序清单
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 智能 数控 充电器